洪湖分蓄洪区防洪大堤草坪杂草多样性分析

摘要：对洪湖分蓄洪区防洪大堤杂草种类、优势种、多样性、地上生物量及其季节动态进行了调查。结果表明，大堤全年杂草共计发生81种，隶属29科。杂草多样性指数呈现出从春季至冬季递减的变化规律。春季杂草优势种为附地菜、破铜钱等；夏季杂草优势种为铁苋菜、马唐等；秋季杂草优势种为铁苋菜、酢浆草等；冬季杂草优势种为酢浆草和簇生卷耳。杂草与草坪草地上生物量均在夏季达到高峰，与草坪草相比，杂草地上生物量在春、夏季明显较多，秋、冬季则明显较少。

关键词：杂草；优势种；多样性；动态；洪湖分蓄洪区；防洪大堤

中图分类号：S451 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）13-3049-04

堤防草坪植物密集的根系、茂密的枝叶能有效固结坡面土壤，减缓降雨淋蚀，降低风浪冲淘，增强堤坝防渗抗蚀性能，对于保护堤坝的安全具有重要作用。同时，草坪植物形成的绿色走廊还能改善生态环境、美化堤防景观[1-3]。于1973年建成的洪湖分蓄洪区防洪大堤——主隔堤，是湖北省境内1 704 km长江干堤的重要组成部分，也是防洪保护区内社会稳定和经济发展的重要屏障。主隔堤大堤全长64.5 km，平均坡长15 m，草坪面积大[4，5]。大堤护坡草坪草主要是人工种植的乡土草种狗牙根和假俭草。由于种植方式大多为就地取材并以草皮块菱形或条形间植，草坪形成后杂草危害严重，管理强度大，每年需要大量的人力、物力、财力投入。杂草除了以其极强的竞争力同草坪草争夺水分、肥料、光照和空间等环境资源外，还直接影响防汛及白蚁和鼠类等有害动物的巡查，且严重影响水利堤防的景观效果[6，7]。

草地植物的多样性已有很多研究[8-15]，而有关防洪大堤草本植物多样性的研究相对较少，以防洪大堤草坪草及杂草为对象进行的植物多样性研究还未见报道。因此，对湖北洪湖分蓄洪区主隔堤防洪大堤坡面草坪杂草的种类、优势种、多样性及其发生与变化的季节性规律进行调查，旨在为堤防草坪杂草防除、草坪植被修复，充分发挥防洪大堤草坪的水土保持、生态及景观功能，减小杂草清理强度提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

洪湖分蓄洪区地处湖北省东南部，地跨洪湖市和监利县。其中心位置为东经113°17′，北纬29°49′，属北亚热带湿润季风气候。受季风气候的影响，洪湖地区具有光照充足、降水充沛、热量丰富、雨热同季的特点。该地区年均降水量1 000～1 300 mm，且4～10月份总降水量约占全年总降水量的77%，年均蒸发量为1 354 mm。

1.2 样地设置与取样方法

调查分别于2011年4月10日、7月19日、11月9日、12月26日分4次进行。样地设置在洪湖分蓄洪区金湾管理段主隔堤坡面，在南坡、北坡各选取3块15 m×50 m的样地，每块样地内采取五点法随机取样，样方面积为1 m2。调查草坪草及杂草发生频度、密度、盖度、高度及生物量（植物地上部分烘干质量）。同时于同年3月中旬至12月下旬采集杂草标本带回实验室鉴定。

频度的测定用0.1 m2的样圆在样地中随机抛出50次，记录样圆中杂草名称，最后统计每种杂草在样圆中出现的次数，计算频度。

盖度的测定采用针刺法，即在1 m×1 m的样方中，每隔10 cm用针垂直向下刺，有则记1，无则记0，并记录针刺到的杂草名称，然后计算每种杂草出现的频率，即盖度。

地上生物量的测定是在样方内0.5 m×0.5 m的区域内，将狗牙根与其他杂草地上部分剪下，分别装入袋中，在85 ℃烘箱内干燥16 h，之后取出测定干重[16]。

1.3 计算方法

相对频度、相对盖度、相对密度、重要值按以下公式计算。

相对频度=■×100%

相对盖度=■×100%

相对密度=■×100%

重要值=（相对频度+相对盖度+相对密度）/3

1.4 物种多样性的测定

Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀性指数的测定和计算参考文献[14]和文献[17]。

2 结果与分析

2.1 主隔堤坡面杂草发生种类

调查区段主隔堤坡面草坪草为乡土草种狗牙根和假俭草。调查结果表明该段主隔堤坡面3～11月杂草共计发生81种，隶属29科（表1）。其中禾本科杂草最多，共15种，占杂草种数的18.52%；菊科杂草次之，共14种，占杂草种数的17.28%；十字花科、豆科、大戟科和唇形科各4种，各占杂草种数的4.94%；石竹科、蔷薇科、伞形科和莎草科各3种，各占杂草种数的3.70%；蓼科、茄科、玄参科、车前科和茜草科各2种，各占杂草种数的2.47%；其余各科杂草各1种，各占杂草种数的1.23%。其中春季杂草共计发生64种，夏季杂草共计发生53种，秋季杂草共计发生48种，冬季杂草共计发生18种。

2.2 杂草群落重要值季节动态

杂草按其危害时期分为冬春性杂草和夏秋性杂草，冬春性杂草一般于秋季萌发冬春表现，而夏秋杂草则于春季萌发夏秋表现。堤防草坪草狗牙根与假俭草为暖季性草坪草，与夏秋性杂草生长节律基本一致，表现为春季返青，夏秋生长冬季休眠。调查得出杂草的相对频度、相对盖度和相对密度，由此计算出重要值（表2～表5），根据重要值确定各季杂草优势种（重要值≥5%）。结果表明，春季杂草优势种为附地菜、破铜钱、酢浆草等；夏季杂草优势种为铁苋菜、马唐等；秋季杂草优势种为铁苋菜、酢浆草、问荆、波斯婆婆纳等；冬季杂草优势种为酢浆草和簇生卷耳。

2.3 杂草群落多样性季节动态分析

通过3次杂草调查取得的数据，得到Simpson、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀性指数（表6）。Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数均呈现出从春季至冬季依次递减的变化规律，春季主隔堤坡面的物种多样性和均匀度最高，这与荆江大堤及荆江河外侧弃耕地植物多样性动态结果一致[4]。而Pielou均匀性指数则呈现出从春季至秋季递减的变化，而冬季略有上升。

2.4 地上生物量季节动态

由表7可知，杂草与草坪草生物量均在夏季达到高峰，但生物量所占比例表现出差异。春季杂草生物量所占比例高达74.4%，到夏季所占比例降到59.3%，秋、冬季进一步降到分别仅占31.8%和34.8%。春季4月中旬，草坪草狗牙根和假俭草还未完全返青，而此时冬春性杂草已于上一年秋季萌发，到春季时开始加速生长，因而群落中杂草所占比例很高。夏季7月中旬是草坪草和夏秋杂草的旺盛生长期，生物量均达到高峰，由于杂草生长势较旺，且多为上繁类杂草，而狗牙根和假俭草则为下繁类匍匐型草坪草，致使杂草生物量所占比例仍然较高。进入秋季，部分夏秋杂草已完成生命周期，而草坪草仍在生长，因此草坪草生物量所占比例较高。冬季12月底，草坪草虽然已休眠，但此时冬春杂草处于苗期因而其生物量所占比例相对较小。

3 小结

堤防草坪按功能分类属于水土保持类草坪，其主要作用是防止水土流失，兼具美化堤防景观，并要求草坪低矮以利汛期巡查管涌及鼠害、白蚁等。堤防草坪面积大，分布广，仅湖北省就有各类堤防11 000 km，堤防草坪的管理是水利部门的重要工作[4]。

此次调查结果表明，洪湖分蓄洪区堤防草坪草主要是狗牙根，假俭草相对较少。全年杂草发生多达29科81种，比荆江大堤16科27种多[14]，而比荆江河岸外侧弃耕地39科139种少[8]。这种差异可能与荆江大堤建成早、受季节性洪水淹没、养护干预度大、堤身原土的种子库差异、家畜排泄物的带入等因素有关。而荆江河岸外侧弃耕地受到的干预较少，且含部分水生植物，所以其物种丰富[8]。从植物学类别划分，洪湖分蓄洪区大堤杂草大部分为阔叶性草类，单子叶草类较少。有关堤身土壤种子库对堤防杂草多样性的影响是需要深入研究的内容。

从堤防草坪草与杂草的优势度动态看，一年四季本土狗牙根都是优势植物，但杂草的优势植物种类却发生明显的季节性变化，如春季杂草优势种为附地菜、破铜钱等；夏季杂草优势种为铁苋菜、马唐等；秋季杂草优势种为铁苋菜、酢浆草等；冬季杂草优势种为酢浆草和簇生卷耳。杂草的类别特点以及杂草优势种的这种季节性动态规律可为化学防除提供基础数据，不同类型的杂草需要施用相应的除草剂，如对主要优势阔叶杂草可用选择性除草剂，对一年生单子叶杂草可用芽前除草剂有效防除。从杂草多样性及生物量动态可知，春季杂草种类丰富，夏季杂草生物量达到生长高峰，因此堤防杂草防除的重点是春夏杂草，这也是需进一步研究的内容。

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